Carcinogenic Volatile Organic Compounds (cvocs)

    Background Technical Information for   Carcinogenic Volatile Organic Compounds (cVOCs)    Background    Volatile organic compounds (VOCs) are a ...
Author: Gloria Thompson
2 downloads 2 Views 631KB Size
 

  Background Technical Information for  

Carcinogenic Volatile Organic Compounds (cVOCs)    Background    Volatile organic compounds (VOCs) are a large group of carbon‐based chemical compounds that  evaporate or sublimate easily at room temperature.  The carcinogenic volatile organic compounds  (cVOCs) are a subset of VOCs that that can cause cancer.  Certain cVOCs) are federally regulated drinking  water contaminants.  Although there is no specific definition of a VOC, typical features are: 1) high vapor  pressure and low water solubility, 2) boiling point greater than 200 °C, and 3) Henry’s Law constant  greater than 0.01.   

Key Issues    In March 2010, the United States Environmental Protection Agency (EPA) announced a new approach to  protecting drinking water and public health.  The EPA’s new Drinking Water Strategy (DWS) is aimed at  finding ways to strengthen public health protection from contaminants in drinking water by streamlining  decision‐making, expanding protection under existing laws, and promoting cost‐effective new  technologies to meet the needs of rural, urban, and other water‐stressed communities. One of the goals  of the DWS is to address contaminants as groups rather than individually to enhance drinking water  protection in a cost‐effective manner. In February 2011, the EPA identified carcinogenic volatile organic  compounds (cVOCs) as the first set of contaminants to be addressed as a group (EPA 2012a).    The EPA announced that it plans to develop one national primary drinking water regulation (NPDWR)  covering up to 16 cVOCs (Table 1), including tetrachloroethylene (PCE) and trichloroethylene (TCE).  PCE  and TCE were previously identified in March 2010 as candidates for regulatory revision under a periodic  review of existing NPDWRs.       The cVOCs were chosen for the following reasons (EPA 2011):    After carefully considering input from stakeholders, EPA decided to address as a group up to 16 volatile  organic compounds (VOCs) that may cause cancer. The Agency determined that they represent a near term  opportunity and also meet the factors listed in question 1: a) the public health goal for all is currently or would  likely be set at zero because they may cause cancer, (b) most of this group of VOCs can be measured by the  same analytical method (i.e., EPA 524.2), (c) many can be treated by the same treatment (i.e., aeration and/or  granular activated carbon), and (d) a preliminary evaluation of occurrence indicates that some of these VOCs  may co‐occur… Addressing these VOCs as a group will help reduce exposure to these contaminants.   



 

©2015 Water Research Foundation. ALL RIGHTS RESERVED.

The primary health concern associated with the cVOCs as a group is their carcinogencity, or ability to  cause cancer. 

    Table 1: List of 16 volatile organic compounds for potential grouping by EPA  

   

Compound name 

CASRN 

Molecular Formula 

Regulatory Status 

1. 

Benzene  

71‐43‐2

C6H6

Currently regulated

2.  

Carbon tetrachloride  

56‐23‐5

CCl4

Currently regulated

3.  

1,2‐Dichloroethane  

107‐06‐2

C2H4Cl2 (Cl‐CH2‐CH2‐Cl)

Currently regulated

4. 

1,2‐Dichloropropane 

78‐87‐5

C3H6Cl2 [Cl‐CH(CH3)‐CH2‐Cl]

Currently regulated

5. 

Dichloromethane 

75‐09‐2

CH2Cl2 (Cl‐CH2‐Cl)

Currently regulated

6. 

Tetrachloroethylene (PCE) 

127‐18‐4

C2Cl4 (Cl2‐CH=CH‐Cl2)

Currently regulated

7. 

Trichloroethylene (TCE) 

79‐01‐6

C2HCl3 (Cl2CH=CH2Cl)

Currently regulated

8. 

Vinyl chloride  

75‐01‐4

C2H3Cl (CH2=CHCl)

Currently regulated

9. 

Aniline 

62‐53‐3

C6H7N (C6H5‐NH2)

Unregulated  

10. 

Benzyl chloride  

100‐44‐7

C7H7Cl (C6H5‐CH2Cl)

Unregulated 

11. 

1,3‐Butadiene  

106‐99‐0

C4H6(CH2=CH‐CH=CH2)

Unregulated 

12. 

1,1‐Dichloroethane 

75‐34‐3

C2H4Cl2 (Cl2CH‐CH3)

Unregulated 

13. 

Nitrobenzene 

98‐95‐3

C6H5NO2 (C6H5‐NO2)

Unregulated 

14. 

Propylene oxide 

75‐56‐9

C3H6O[CH3‐CH(O)(CH2)]

Unregulated 

15. 

1,2,3‐Trichloropropane  

96‐18‐4

C3H5Cl3 [Cl‐CH2‐CH(Cl)‐CH2‐Cl] 

Unregulated 

16. 

Urethane  

51‐79‐6

C3H7NO2 (H2N‐COO‐CH2‐CH3) 

Unregulated 

CASRN, Chemical Abstracts Service Registry Number     

    2 

 

©2015 Water Research Foundation. ALL RIGHTS RESERVED.

Occurrence    VOCs found in indoor air often originate from off‐gassing of coatings on consumer products such as  carpeting and upholstery.  According to the EPA (2012b), sources of VOCs found in indoor air include:  “Household products including: paints, paint strippers, and other solvents; wood preservatives; aerosol  sprays; cleansers and disinfectants; moth repellents and air fresheners; stored fuels and automotive  products; hobby supplies; dry‐cleaned clothing.” VOCs can occur in drinking water sources as a result of  contamination by spills or improper disposal of products containing VOCs.  Leaking underground storage  tanks (LUSTs) are a major source of VOCs to drinking water sources.  The EPA has identified more than  514,000 releases from federally‐regulated LUSTs nationwide, and at least 78,000 have not yet been  remediated (EPA 2013). The EPA estimates that VOCs are present in one‐fifth of the nation’s drinking  water supplies (Zogorski et al. 2006).        Analysis of VOCs in water can be accomplished using several techniques.  Most commonly used is gas  chromatography (GC) with a pre‐concentration step for sample enrichment (Golfinopoulos et al. 2001).   Today, the most robust method for analyzing VOCs in water is through head‐space analysis using GC  with mass spectrometric detection (HS GC‐MS).  Most of the cVOCs can be analyzed using the same  analytical method, EPA Method 524.2 (Eichelberger et al. 1992).      Many of the cVOCs are likely to occur together, but occurrence data for the unregulated cVOCs are  sparse. The United States Geological Survey (USGS) conducted a national survey of VOCs in US ground  water and drinking water supply wells and found that about 1% or more of the aquifer samples  contained VOCs (with a detection limit of 0.2 µg/L), and the concentrations were generally very low  (USGS 2006).  Four of the 16 cVOCs were among the 15 most frequently detected VOCs in the USGS  survey (USGS 2006).     

Health Effects    The primary adverse health effect of interest for the cVOCs is carcinogenity, or ability to cause cancer.   However, it is important to note that drinking water is only one of many sources of potential exposure  to cVOCs, and the contribution of drinking water to a person’s total exposure may be trivial.     

Guidelines    Several cVOCs are currently federally regulated with maximum contaminant levels (MCLs) set at 0.002  mg/L to 0.005 mg/L (Table 2) (EPA 2012c). The EPA has also established one‐day and ten‐day health  advisories for most of these compounds.                          3 

 

©2015 Water Research Foundation. ALL RIGHTS RESERVED.

Table 2: List of cVOCs currently regulated by EPA  

   

Compound name 

MCL (*) 

Health Advisory (†)  (10‐kg child) 

1. 

Benzene  

0.005 mg/L

0.2 mg/L (One‐day)  0.2 mg/L (Ten‐day) 

2.  

Carbon tetrachloride  

0.005 mg/L

4 mg/L (One‐day) 0.2 mg/L (Ten‐day 

3.  

1,2‐Dichloroethane 

0.005 mg/L

0.7 mg/L (One‐day)  0.7 mg/L (Ten‐day) 

4. 

1,2‐Dichloropropane 

0.005 mg/L

‐ 0.09 mg/L (Ten‐day) 

5. 

Dichloromethane 

0.005 mg/L

10 mg/L (One‐day) 2 mg/L (Ten‐day) 

6. 

Tetrachloroethylene (PCE) 

0.005 mg/L

2 mg/L (One‐day) 2 mg/L (Ten‐day) 

7. 

Trichloroethylene (TCE) 

0.005 mg/L

‐ ‐ 

8. 

Vinyl chloride  

0.002 mg/L

3 mg/L (One‐day) 3 mg/L (Ten‐day) 

Source: EPA 2012b     Notes:     *  MCL (maximum contaminant level), the maximum allowable concentration of contaminant in drinking water  supplied by public water systems.  MCLs are set by the EPA under Federal regulations.     

†  Health Advisory (HA): an estimate of acceptable drinking water levels for a chemical substance based on health  effects information; it is not a legally enforceable Federal standard, but serves as technical guidance to assist  Federal, State, and local officials.      One‐day HA: The concentration of a chemical in drinking water that is not expected to   cause any adverse noncarcinogenic effects for up to one day of exposure. The One‐Day   HA is intended to protect a 10‐kg child consuming 1 liter of water per day.      Ten‐day HA: The concentration of a chemical in drinking water that is not expected to   cause any adverse noncarcinogenic effects for up to ten days of exposure. The Ten‐day   HA is also intended to protect a 10‐kg child consuming 1 liter of water per day. 

 

Removal via Water Treatment    Many of the cVOCs can be largely removed from water using the same treatment technologies: aeration  or air stripping, adsorption to granular activated carbon (GAC), or advanced oxidation processes (AOPs)  (Kommineni et al. 1999, EPA 2011).           4 

 

©2015 Water Research Foundation. ALL RIGHTS RESERVED.

Action Items    The EPA’s ongoing review of the cVOCs will provide an updated evaluation of the potential health  effects of exposure to cVOCs and the likelihood of significant exposure through drinking water, as well  as a determination about whether changes to regulations of these contaminants is likely to be effective.     

References    Eichelberger, J.W., J.W. Munch, and T.A.Bellar. 1992. “Measurement of Purgeable Organic Compounds  in Water by Capillary Column Gas Chromatography/Mass Spectrometry.” EPA Method 542.2,  Revision 4.0. August 1992. EPA Office of Research and Development, Environmental Monitoring  Systems Laboratory.  http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_11_27_methods_meth od_524_2.pdf    Golfinopoulos, S.K., T.D. Lekkas, and A.D. Nikolaou. 2001. “Comparison of methods for determination of  volatile organic compounds in drinking water.” Chemosphere 45(3): 275‐284.    Kommineni, S., J. Zoekler, A. Stocking, S. Liang, A. Flores, and M. Kavanaugh. 1999. “Advanced oxidation  processes.” In Treatment Technologies for the Removal of Methyl Tertiary Butyl Ether (MTBE)  from Drinking Water: Air Stripping, Advanced Oxidation Processes, Granular Activated Carbon,  Synthetic Resin Sorbents, Second Edition. NWRI‐99‐06. Fountain Valley, California: National  Water Research Institute. http://www.nwri‐usa.org/pdfs/TTChapter3AOPs.pdf    EPA (U.S. Environmental Protection Agency). 2011. Basic Questions and Answers for the Drinking   Water Strategy Contaminant Groups Effort. EPA 815‐F‐11‐002. January 2011.  http://water.epa.gov/lawsregs/rulesregs/sdwa/dwstrategy/upload/FactSheet_DrinkingWaterStr ategy_VOCs.pdf     EPA (U.S. Environmental Protection Agency).2012a. “Drinking Water Strategy.” Washington DC: EPA  Office of Water. http://water.epa.gov/lawsregs/rulesregs/sdwa/dwstrategy/     EPA (U.S. Environmental Protection Agency). 2012b. “An Introduction to Indoor Air Quality (IAQ):  Volatile Organic Compounds (VOCs).” Washington, DC: EPA Office of Radiation and Indoor Air,  Indoor Environments Division. http://www.epa.gov/iaq/voc.html    EPA (U.S. Environmental Protection Agency). 2012c. U.S. EPA‐OW. 2012 Edition of the Drinking Water  Standards and Health Advisories. EPA 822‐S‐12‐001. Washington, DC: EPA Office of Water.  http://water.epa.gov/action/advisories/drinking/upload/dwstandards2012.pdf    EPA (U.S. Environmental Protection Agency). 2013. “The National LUST Cleanup Backlog: A Study of  Opportunities.” Washington DC: EPA. http://www.epa.gov/oust/cat/backlog.html    USGS (U.S. Geological Service). 2006. “The Quality of Our Nation’s Waters – Volatile Organic Compounds  in the Nation’s Ground Water and Drinking‐Water Supply Wells.” Circular 1292. April 2006.  http://pubs.usgs.gov/circ/circ1292/   

 

 



 

©2015 Water Research Foundation. ALL RIGHTS RESERVED.

Zogorski, J.S., J.M. Carter, T. Ivahnenko, W.W. Lapham, M.J. Moran, B.L. Rowe, and P.L. Toccalino. 2006.  “Volatile organic compounds in the nation’s ground water and drinking‐water supply wells.” U.S.  Geological Survey Circular, 1292, 101.   



 

©2015 Water Research Foundation. ALL RIGHTS RESERVED.